PROSPETTIVE, POTENZIALITA DI SVILUPPO E UTILIZZO DELLA COGENERAZIONE

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1 Ordine degli Ingegneri di Isernia PROSPETTIVE, POTENZIALITA DI SVILUPPO E UTILIZZO DELLA COGENERAZIONE Isernia, 28 febbraio 2019 Relatore: Fabrizio Carnevali Mauro Braga

2 IL GRUPPO VIESSMANN Sede: Allendorf (Eder), Germania Multinazionale a conduzione familiare , % Fondazione Dipendenti Fatturato in miliardi di euro Siti produttivi in 12 paesi Paesi con uffici di rappresentanza Filiali nel mondo Quota di fatturato estero Paesi con uffici di rappresentanza o partner commerciali

3 VIESSMANN ITALIA Sede: Pescantina (VR) Fondazione Dipendenti Fatturato in milioni di euro Regioni commerciali Filiali Sedi operative Installatori Progettisti termotecnici Centri assistenza

4 PROGRAMMA COMPLETO Prodotti e sistemi per ogni esigenza

5 RESIDENZIALE Prodotti e sistemi per ogni esigenza Caldaie a condensazione, biomassa, pompe di calore, sistemi ibridi, solare termico, climatizzazione, VMC

6 INDUSTRIALE Divisione Viessmann Engineering Consulenza e progettazione Montaggio Manutenzione e assistenza Generatori industriali Generatori biomassa Cogenerazione Civile e industriale Compe di calore di elevata potenza fino a 20 MW fino a 13 MW fino a 530 kwel fino a 2000 kw

7 DIVISIONE FOTOVOLTAICO Prodotti e sistemi per ogni esigenza PANNELLI FOTOVOLTAICI INVERTER SISTEMI DI ACCUMULO

8 PROGRAMMA DELLA GIORNATA Definizioni e normative di riferimento Principi di funzionamento, definizione di PES Tecnologie motrici utilizzate Defiscalizzazione del metano e TEE Presentazione gamma prodotto cogeneratori Cenni sulle celle a combustibile Caratteristiche tecniche Vitobloc Schemi di impianto tipo Dimensionamento Relatore: Mauro Braga

9 Obiettivi prioritari ENERGIA PRIMARIA E AMBIENTE Riduzione consumo di energia primaria per ridurre lo sfruttamento del pianeta Emissioni inquinanti e cambiamenti climatici

10 INTRODUZIONE COGENERAZIONE Definizione di cogenerazione Cogenerazione è la produzione contemporanea di energia meccanica solitamente trasformata subito in energia elettrica e di calore utilizzabile per riscaldamento

11 DEFINIZIONI Cogenerazione Art. 2, comma 8, D.Lgs. N. 79/1999 La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definite dall Autorità per l eneria elettrica e il gas Delibera 19 marzo 2002 n. 42/2002 AEEG Per cogenerazione si intende un processo integrato di produzione combinata di energia elettrica, o meccanica, e di energia termica, entrambe considerate effetti utili, realizzato dalla sezione di un impianto di produzione combinata di energia elettrica e calore che, a partire da una qualsivoglia combinazione di fonti primarie di energia e con riferimento a ciascun anno solare, soddisfi entrambe le condizioni concernenti il risparmio di energia primaria e il limite termico [concetti oggi superati dal PES]

12 DEFINIZIONI Generazione centralizzata Gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali collegate alla rete di distribuzione ad altissima tensione

13 DEFINIZIONI Generazione decentralizzata Generazione di energia elettrica in unità di piccole dimensioni localizzate in più punti del territorio

14 DEFINIZIONI Generazione centralizzata/distribuita Produzione di energia elettrica centralizzata Produzione di energia elettrica decentralizzata Il calore prodotto deve essere dissipato Solo il 40% del combustibile viene trasformato in energia elettrica Il calore prodotto viene utilizzato direttamente nell edificio Risparmio min. 20% di energia primaria (PES) Economico ed ecologico

15 TECNOLOGIE APPLICATE ALLA COGENERAZIONE

16 EFFICIENZA E RIPARTIZIONE FLUSSI ENERGETICI Tutte le teconologie (anche con basso ŋ el ) possono avere PES >0 se il recupero termico è buono

17 FLUSSI ENERGETICI 148 Consumo di energia primaria: 148 produzione separata 100 cogenerazione In questo caso: Risparmio di energia primaria (PES): 48/148 = 32,4 %

18 DEFINIZIONI Classificazione impianti* Microcogenerazione Potenza max < 50 kw e Piccola cogenerazione 50 kw Potenza max < 1 MW e Media cogenerazione 1 MW Potenza max < 10 MW e Grande cogenerazione Potenza max 10 Mw e *Secondo 2004/08/CE

19 DETRAZIONI IRPEF o IRES La cogenerazione rientra in tali agevolazioni se: inserita all interno di INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA GLOBALE DI EDIFICI ESISTENTI (Articolo 1 - Legge finanziaria 2007, comma 344) (detrazione 65% - detrazione massima: in 10 anni) IN ALTERNATIVA AI TEE!!! Non cumulabile

20 DETRAZIONI IRPEF 2018 Legge 27 dicembre 2017 n. 205 Prorogata con legge 30 dicembre 2018 n. 145 Aggiornamento dal 01 gennaio 2019 (Art.1-comma 3) 36% Bonus spese sistemazione aree a verde 50% 65% Ristrutturazione edilizia, bonus mobili ed elettrodomestici Sostituzione generatore con caldaia a condensazione classe A Installazione (su nuovi edifici) o sostituzione con caldaia a biomassa Riqualificazione energetica globale, caldaia a condensazione classe A con sistemi di regolazione evoluti, Impianti solari termici, pompe di calore e sistemi ibridi (factorymade), pompe di calore per ACS, Micro-cogeneratori * (PES>20%), sistemi di building automation 70% 75% 80% 85% Riqualificazione energetica detrazione pari al 70% per parti comuni condominiali che interessano l involucro dell edificio con una incidenza superiore al 25% della superficie disperdente lorda. Detrazioni pari al 75% se si consegue anche un miglioramento energetico almeno pari alla qualità media di cui al decreto 26 giugno 2015 (requisisti minimi di efficienza degli edifici). Valide fino al 2021 «Sismabonus» Interventi combinati per riduzione rischio sismico (80% per una classe di rischio e 85% per due o più classi di rischio) e contestualmente efficienza energetica negli edifici ubicati in zone sismiche più a rischio (zona 1, 2 o 3) Valide fino al 2021 * Fino a 50 kw elettrici

21 DETRAZIONI IRPEF 2018 Legge 27 dicembre 2017 n. 205 Prorogata con legge 30 dicembre 2018 n % Detrazione risparmio energetico microcogeneratori (Art.1-Comma 3) Con l inserimento della lettera b-bis al comma 2 dell articolo 14 del decreto-legge 4 giugno 2013, n. 63, convertito, con modificazioni, dalla legge 3 agosto 2013, n. 90, viene attivato un nuovo tipo di spesa agevolabile con detrazione al 65% relativo all acquisto e posa in opera di micro-cogeneratori in sostituzione di impianti esistenti, a condizione che gli interventi producano un risparmio di energia primaria pari almeno al 20% (PES > 20%). Tutta l energia termica prodotta deve essere utilizzata per soddisfare la richiesta termica per la climatizzazione degli ambienti e la produzione di acqua calda sanitaria Valore massimo della detrazione:

22 LEGGE 27 DICEMBRE 2017 (Legge di stabilità 2018 art.1 comma 3) Detrazioni IRPEF per microcogenerazione Acquisto e posa in opera in sostituzione di impianti esistenti Detrazione fino a in 10 anni Fino a 50 kw e e 130 kw t PES > 20% (Primary Energy Saving) Applicazioni tipiche: piscine, RSA e strutture sanitarie, PMI, strutture ricettive,.

23 TECNOLOGIE PIÙ COMUNI La cogenerazione utilizza sistemi di generazione diversificati: motori endotermici (ciclo Otto, ciclo Miller, ciclo Diesel) turbine a vapore, turbine a gas e microturbine, cicli combinati altro (motori Stirling, ORC, celle combustibili, ecc)

24 TECNOLOGIA CON MOTORE ENDOTERMICO - MCI

25 GENERATORE ELETTRICO Con la cogenerazione si entra nel mondo della Power Generation (produzione di energia elettrica con generatore), due tecnologie applicabili alla cogenerazione: Motore asincrono è un tipo di motore elettrico in corrente alternata in cui la velocità di rotazione dell'albero è minore della velocità di rotazione del campo magnetico generato dagli avvolgimenti di statore, ovvero non c'è sincronismo tra le due velocità. tale motore viene utilizzato come generatore quando le potenze in gioco sono contenute Motore sincrono è un tipo di motore elettrico in corrente alternata la cui velocità di rotazione è sincronizzata con la velocità di rotazione del campo magnetico rotante e quindi la frequenza elettrica

26 Microcogenerazione Normativa e incentivazione

27 EFFICIENZA DI IMPIANTI DI COGENERAZIONE Centrale Termoelettrica Cogeneratore Viessmann Vitobloc potenzialità: 140 kwel 207 kwterm 9,6% perdite 54% perdite in forma di calore 46% elettr. 53,9% calore 36,5% elettr. efficienza complessiva: 46% efficienza complessiva: 90,4%

28 PES: RISPARMIO DI ENERGIA PRIMARIA Confronto caldaia a condensazione - microcogenerazione produzione di calore ed energia elettrica separata microcogeneratore Vitotwin 300-W Centrale elettrica (energia elettrica) energia primaria rend. 38% rend. 15% calore e corrente 96% 4% energia primaria energia primaria rend. 98% rend. 81% caldaia a condensazione (calore) Energia introdotta Vitotwin 300-W Energia introdotta produzione separata = 100% (7,3 kw) = 120% (8,75 kw)

29 COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO Conforme al DM 4 agosto 2011 Un sistema di cogenerazione viene definito in assetto cogenerativo ad alto rendimento (CAR) quando: MICROCOGENERAZIONE E PICCOLA COGENERAZIONE (< 1000 kwel) PES > 0 GRANDE COGENERAZIONE (> o uguale 1000 kwel) PES > 10 %

30 RENDIMENTO GLOBALE DI UNA UNITÀ DI COGENERAZIONE dove: E, H CHP, F sono le energie elettrica (al lordo degli usi di centrale) e termica utile (no energia da caldaie ausiliarie) prodotte nel periodo di riferimento è l energia immessa con il combustibile nel periodo di riferimento

31 DM 4 AGOSTO 2011: PES PES Primary energy saving Risparmio di energia primaria Centrale elettrica (energia elettrica) energia primaria rend. 38% rend. 15% calore e corrente energia primaria caldaia a condensazio ne (calore) rend. 98% rend. 81% 96% 4% energia primaria

32 DM 4 AGOSTO 2011: PES Rendimento di riferimento ( baseline ) termico È il rendimento di riferimento per la produzione separata di energia termica Varia in funzione del tipo di combustibile e di vettore termico utilizzato Combustibile Vapore/acqua calda 92 Utilizzo diretto gas di scarico (min. 250 C) Gas naturale Gas di raffineria/idrogeno Biogas Gas di processo Regolamento 12 Ottobre (2015/2402/UE) Rendimenti di riferimento dal 2016.

33 DM 4 AGOSTO 2011: PES Rendimento di riferimento ( baseline ) elettrico e 53 Tab. 1 Tab. 2 Regolamento 12 Ottobre (2015/2402/UE) Rendimenti di riferimento dal 2016.

34 DM 4 AGOSTO 2011: PES Rendimento di riferimento ( baseline ) elettrico Esempio di η elettrico di riferimento (baseline) Vitobloc 200 Installato in Emilia Romagna con 90% autoconsumo elettrico Valore tabella 1 (gas naturale) Emilia Romagna tabella 2 Ref Eh = (53 + 0,369) (0,888 0,1 + 0,851 0,9) = 45,61 % Immissione in rete (bassa tensione) Autoconsumo (bassa tensione)

35 DM 4 AGOSTO 2011: PES VITOBLOC 200-W 140/207 è in configurazione CAR (> PES 0)? 90% AUTOCONSUMO VITOBLOC 200-EM Regione Emilia Romagna TIPO 140/207 Potenza elettrica [kw] 140 Potenza termica [kw] 207 Potenza in ingresso [kw] 384 h el 36,5% h th 53,9% h tot 90,4% Ref elettrico 45,61% Ref termico 92,0% PES 27,9%? 53,9 36,5 92,0 45,61 Il dispositivo VITOBLOC 200-W è in assetto cogenerativo ad alto rendimento

36 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA Principio di addizionalità I risparmi conseguibili con ciascun intervento sono calcolati tenendo conto del principio di addizionalità. Viene premiato solo il risparmio che l intervento aggiunge rispetto alle tecnologie medie di uso già comune nel settore.

37 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA In generale ogni TEE corrisponde ad 1 tep (tonnellata equivalente di petrolio) risparmiato a seguito di interventi di efficientamento realizzati dai soggetti obbligati o da soggetti volontari che possono partecipare al meccanismo. 1 TEP = 1 TEE

38 TEE - Tipologie TEE di Tipo 1 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di energia elettrica. TEE di Tipo 2 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di gas naturale. TEE di Tipo 3 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili non utilizzati per l autotrazione. TEE di Tipo 4 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili utilizzati per l autotrazione. (al momento equiparati al Tipo 2)

39 TEE - TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA (O CERTIFICATI BIANCHI) novembre

40 TEE - TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA (O CERTIFICATI BIANCHI)

41 CHI PUÒ RICHIEDERE I TEE I Certificati bianchi possono essere richiesti dai dai seguenti soggetti*: A - mediante azioni dirette dei soggetti obbligati (o delle società da essi controllate o controllanti) che, come definito dall art. 3 del D.M. 11 gennaio 2017, sono: distributori di energia elettrica che, alla data del 31 dicembre di due anni antecedenti all anno d obbligo considerato, hanno più di clienti finali connessi alla propria rete di distribuzione; distributori di gas naturale che, alla data del 31 dicembre di due anni antecedenti all anno d obbligo considerato, hanno più di clienti finali connessi alla propria rete di distribuzione; B - imprese di distribuzione dell energia elettrica e del gas naturale non soggette all obbligo; C - da soggetti pubblici* e privati* che, per tutta la durata della vita utile dell intervento presentato, sono in possesso della certificazione secondo la norma UNI CEI 11352, o hanno nominato un esperto in gestione dell energia certificato secondo la norma UNI CEI 11339, o sono in possesso di un sistema di gestione dell energia certificato in conformità alla norma ISO Nel caso della cogenerazione il proprietario dell impianto puo richiedere direttamente i TEE, salvo che poi per scelta si appoggi ad una ESCo

42 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA In quali modi si possono ottenere i titoli? - Schede standard - Schede analitiche (non più previste) - A consuntivo - DM 5 Settembre 2011 (cogenerazione)

43 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA Dimensioni minime dei progetti : (20) 05 tep per progetti standard (60) 10 tep per progetti a consuntivo 40 tep per progetti analitici Non cumulabilità con: - Detrazioni fiscali - DL 23 giugno 2016 (omnicomprensiva) - Incentivi statali

44 METODO STANDARDIZZATO Quantifica il risparmio energetico addizionale conseguito attraverso la realizzazione del progetto standardizzato (di seguito PS). E rendicontato sulla base di un algoritmo di calcolo e della misura diretta di un idoneo campione rappresentativo dei parametri di funzionamento che caratterizzano il progetto, sia nella configurazione ex ante sia in quella ex post, in conformità ad un progetto ed a un programma approvato dal GSE, secondo quanto previsto dall Allegato 1, articolo 2, del DM del 11 gennaio 2017 Ai fini dell accesso al meccanismo, il PS deve aver generato un risparmio addizionale non inferiore a 5 TEP nel corso dei primi 12 mesi del periodo di monitoraggio

45 METODO A CONSUNTIVO Consente di quantificare il risparmio addizionale conseguibile mediante il progetto di efficienza energetica realizzato dal medesimo soggetto titolare su uno o più stabilimenti edifici o siti comunque denominati, in conformità ad un programma di misura secondo quanto previsto, dall allegato 1, articolo 1, del nuovo decreto Il metodo di valutazione a consuntivo quantifica il risparmio energetico addizionale conseguito attraverso la realizzazione di un progetto a consuntivo (di seguito PC) tramite una misurazione puntuale delle grandezze caratteristiche, sia nella configurazione ex ante sia in quella ex post Ai fini dell accesso al meccanismo, i PC devono aver generato una quota di risparmio addizionale non inferiore a 10 TEP nel corso dei primi 12 mesi di monitoraggio Le RC devono essere presentate entro 120 giorni dalla fine del periodo di monitoraggio e devono riferirsi ad un periodo di monitoraggio annuale

46 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA Il meccanismo dei TEE è implementabile su impianti nuovi o in fase di realizzazione. Non si può più impiegare in impianti Esistenti.

47 DM 5 SETTEMBRE 2011 CERTIFICATI BIANCHI Vengono riconosciuti CB sull energia primaria risparmiata (espressa in MWh ) nell anno solare considerato. Questa energia è pari a: Combustibile che sarebbe consumato da una centrale elettrica con rendimento pari a quello di baseline per produrre l energia elettrica dell impianto di cogenerazione Combustibile che sarebbe consumato da una centrale termica con rendimento pari a quello di baseline per produrre l energia termica dell impianto di cogenerazione Consumo dell impianto di cogenerazione

48 DM 5 SETTEMBRE 2011 CERTIFICATI BIANCHI L energia primaria risparmiata (RISP(MWh)) nel periodo di riferimento considerato ( 1 anno solare ) dà diritto ad un numero di certificati bianchi pari a :

49 DM 5 SETTEMBRE 2011 CERTIFICATI BIANCHI Il periodo di diritto all emissione dei certificati bianchi, di tipo II CAR, è di: 10 anni per le unità nuove entrate in esercizio dopo il 7 marzo anni per le unità nuove entrate in esercizio dopo il 7 marzo 2007 allacciate ad impianti di teleriscaldamento ove l intervento abbia comportato la realizzazione della rete

50 AGEVOLAZIONE FISCALE SULL ACQUISTO DEL GAS (D.Lgs. 504/1995 e s.m.i., Direttiva 2003/96/CE e D.Lgs. 26/07) quota di combustibile defiscalizzato: 0,22 m 3 di gas naturale per ogni kwh e prodotto 0,221 kg di olio combustibile per ogni kwh e prodotto 0,355 kg di carbone per ogni kwh e prodotto Accisa su GN per usi industriali e assimilati o civili : oscilla da 0.01 a 0.20 /m 3 Accisa su GN per generazione elettrica /Sm3 Risparmio conseguibile (gas naturale): da 3 50 /MWh e in base all accisa prevista per l utenza Un cogeneratore con rendimento elettrico del 40 % vedeva tutto il metano utilizzato dal cogeneratore essere defiscalizzato

51 ACCISA SU ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA E CONSUMATA PER GLI IMPIANTI DI COGENERAZIONE A GAS NATURALE.

52 SEU: SISTEMA EFFICIENTE DI UTENZA L argomento «caldo» dei SEU: gli oneri di sistema Cosa sono gli oneri di sistema? Tassa sull energia elettrica con diversi componenti: A2 a copertura degli oneri per il decommissioning nucleare A3 a copertura degli incentivi alle fonti rinnovabili e assimilate A4 a copertura dei regimi tariffari speciali per la società Ferrovie dello Stato A5 a sostegno alla ricerca di sistema As a copertura degli oneri per il bonus elettrico Ae a copertura delle agevolazioni alle industrie manifatturiere ad alto consumo di energia UC4 a copertura delle compensazioni per le imprese elettriche minori UC7 per la promozione dell'efficienza energetica negli usi finali MCT a copertura delle compensazioni territoriali agli enti locali che ospitano impianti nucleari Per quale motivo un cogeneratore non efficiente non dovrebbe pagare gli oneri sull energia che produce e che viene consumata? Il calcolo degli oneri non è semplice, come stima: 60/70 /MWh

53 RIEPILOGANDO: - kwh e consumati si pagano accise e oneri di sistema - kwh e autoconsumati si pagano accise ma non oneri di sistema - kwh e immessi in rete non si paga né oneri di sistema né accise - SEU non pagano oneri di sistema

54 PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA IMPIANTI A FONTI RINNOVABILI, DIVERSI DAL FOTOVOLTAICO (OMNICOMPRENSIVA) Il DL 23 Giugno 2016: - ha come argomento l incentivazione dell energia elettrica netta immessa in rete da impianti a fonti rinnovabili diversi dal fotovoltaico - è valido in tutta Italia non è cumulabile con altri incentivi nazionali (TEE, conto termico etc.. etc ) ma - previa verifica con il GSE - può essere cumulabile con incentivi regionali se presenti. N.B.: nel caso del teleriscaldamento il calore prodotto dagli impianti di cogenerazione può essere venduto, quindi la tariffa omnicomprensiva incentivante non è l unico vantaggio nel business plan - sostituisce il vecchio DL 6 Luglio 2012 che a sua volta sostituiva i famosi 280 /MWh flat fino a 999 kw el Al gruppo Viessmann interessa relativamente alla cogenerazione a biogas (digestione aerobica/anaerobica + MCI) e alla cogenerazione con caldaia a biomassa + ORC

55 ANALISI DI FATTIBILITÀ IMPIANTO DI COGENERAZIONE A METANO È importante reperire le seguenti informazioni minime per poter effettuare uno studio di fattibilità tecnico-economico: Tipologia di installazione e combustibile (hotel, centro sportivo,ospedale, casa di riposo,condominio, centro commerciale, azienda agricola ) Potenza elettrica installata ed assorbita Potenza termica installata ed assorbita Costo energia elettrica al kwh Costo gas al m 3 Luogo d installazione; presenza di centrale termica; installazione in copertura; all esterno Regione di installazione (controllo emissioni NO x e CO)

56 DIMENSIONAMENTO IN RELAZIONE AI FABBISOGNI La curva di durata Area maggiore possibile (Potenza x tempo)

57 SCELTA DELLA POTENZIALITÀ Il cogeneratore deve coprire la BASE per essere sicuri di funzionare il maggior numero di ore possibili ogni anno Carico impostato solitamente ca. 90% L accumulo termico fa da volano e aumenta le ore di funzionamento del cogeneratore consumo gas costr. vecchia: m³gas ore esercizio: h/anno consumo gas costr. nuova: m³gas ore esercizio: h/anno

58 COME VALUTARE LE POSSIBILI SOLUZIONI? Integrazione e corretto dimensionamento alla ricerca del massimo vantaggio 1 - La soluzione deve essere tecnologicamente idonea e performante allo scopo 2 - Non è mai conveniente fare una scelta solo in funzione dell incentivo 3 - Gli incentivi per efficienza energetica e fonti rinnovabili giocano un ruolo importante quando si considerano i tempi di rientro degli investimenti (l entità di tale contributo varia per ogni singolo caso)

59 COME VALUTARE LE POSSIBILI SOLUZIONI? Integrazione e corretto dimensionamento: alla ricerca del massimo vantaggio Sostegni economici: - Meccanismo dei titoli di efficienza energetica (TEE o certificati bianchi) - Detrazioni fiscali (Irpef o Ires) - Incentivi regionali o locali

60 COME VALUTARE LE POSSIBILI SOLUZIONI? I Business plans Business Plan (BP) con e senza gli incentivi BP considerando i certificati bianchi BP non considerando i certificati bianchi

61 COME SI PUÒ FINANZIARE UN INVESTIMENTO? Le strade sono molteplici quali: - Capitale proprio - Capitale di terzi - Contratti di tipo FTT (finanziamento tramite terzi)

62 COME SI PUÒ FINANZIARE UN INVESTIMENTO? Contratti di tipo FTT EPC (Energy Performance Contract) Gestione energia Alcuni soggetti (ESCo) possono essere disposti a finanziare direttamente o non, totalmente o in parte l investimento Alcuni dei vantaggi che l applicazione del FTT offre al cliente-utente: - l investimento è realizzato senza oneri finanziari per il cliente-utente - rischi tecnici e finanziari sono a carico della ESCo, poiché il recupero dei costi è legato all entità dei risparmi ottenuti - la ESCo offre esperienza e competenza specialistica. Alcuni dei punti critici da tenere sempre presente sono - la durata del contratto; - la valutazione dei consumi di riferimento; - il monitoraggio dei risultati conseguiti in corso d'opera - la complessità del contratto stesso

63 CASE HISTORY Galvanotecnica Pollenzo CN Situazione iniziale Una caldaia da 230 kw dedicata al riscaldamento dell acqua delle vasche di processo. Temperature tra i 25 C e i 70 C. Riscaldamento invernale: 5 aerotermi a fiamma diretta da 100 kw/cad Tot. 500 kw installati Impianto fotovoltaico da 199 kw ep Consumi annui: Gas: Sm c Energia elettrica residua (al netto del FV): kwh Costi totali annui energia: Fonte: 3 luglio

64 GALVANOTECNICA POLLENZO (CN) (in servizio da agosto 2013) Installazione, a integrazione dell impianto esistente, di un cogeneratore Viessmann Vitobloc 200EM da 140 kw el /207 kw th (6.500 ore/anno) funzione di back-up e copertura dei picchi con caldaia esistente Installazione di 2 serbatoi da l/cad con funzione di compensazione e di un dissipatore per l eventuale calore in eccesso. Il cogeneratore svolge anche funzione di Gruppo Elettrogeno in mancanza di energia elettrica ed è stato collegato ad un quadro di utenze privilegiate Sostituzione dei 5 aerotermi a fiamma diretta (500 kw) con termoconvettori ad acqua a bassa temperatura (tot. 375 kw) Fonte: 3 luglio

65 GALVANOTECNICA POLLENZO (CN) (in servizio da agosto 2013) Risultati ottenuti: Valore dell investimento (incluso riscaldamento): Nuovi costi dell energia annui (incluso costi gestione cogeneratore): ( riduzione annua = ) Copertura fabbisogno elettrico: 85% Dispersione annuale calore: 17% Ricavi da certificati bianchi: /anno Pay-back period: 4,5 anni (3,4 anni solo cogeneratore) Fonte: R.O.I. ( return on investiment) a 10 anni: 19,55% (incluso manutenzioni straordinarie) 3 luglio

66 La cogenerazione Fine parte normativa

67 Argomenti Dimensionamento Progettazione di impianti di cogenerazione Caratteristiche tecniche Vitobloc 200 Service

68 Possibilità di applicazione Cosa considerare per ipotizzare un sistema di cogenerazione? Rapporto prezzo specifico della corrente e prezzo specifico del gas elevato Rapporto produzione di calore del CHP e impianto di riscaldamento o teleriscaldamento Richiesta simultanea e continua di calore e corrente

69 Una questione di costi Ideale: rapporto corrente elettrica / prezzo combustibile 2,5 Rapporto costi En. elettrica / Combustibile 1 1,5 2 2,5 3 Quali valori sono rilevanti? Costo energia elettrica Utilizzo in kwh/a Costo combustibile Combustibile kwh/a consumo annuale kwh e fabbisogno annuale kwh th

70 Una questione di costi Ideale: rapporto corrente elettrica prezzo combustibile 2,5 Rapporto Corrente : Gas Economicità 1 : 1 Poco probabile 2 : 1 Possibile con sovvenzioni 3 : 1 Probabile 4 : 1 Molto probabile

71 Possibili apllicazioni Settore pubblico/privato Industria commercio Ospedali Centri scolastici Piscine Case di riposo Uffici Caserme Aeroporti Carceri Università Amministrazioni Produzione Settore galvanico Birrerie Malterie Vivai Centri commerciali Parchi divertimento Alberghi Centri residenziali

72 Fabbisogno max Fabbisogno max Calcolo del fabbisogno termico Lettura dei consumi in bolletta Fabbisogno di calore nell arco dell anno Ordine per fabbisogno

73 Fabbisogno Calcolo del fabbisogno termico Profili di carico 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Ospedali Piscine Teleriscaldamento Complessi residenziali Scuole Amministrazioni Tempo 8760 h

74 Fabbisogno Dimensionamento del cogeneratore 100% Dimensionamento caldaia Dimensionamento termico cogeneratore Fabbisogno termico coperto dal cogeneratore Ore di funzionamento 8760 h

75 Fabbisogno Dimensionamento del cogeneratore 100% Dimensionamento termico caldaia Serbatoio inerziale Dimensionamento termico cogeneratore Fabbisogno termico coperto dal cogeneratore Ore di funzionamento 8760 h

76 Fabbisogno Dimensionamento del cogeneratore Dimensionamento affinchè l impiego del cogeneratore sia economicamente conveniente si dovrebbero avere più di ore di esercizio 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Obiettivo Q max = 400 kw th EM-20/ h (164MW el, 319,8MW th ) EM-50/ h (300MW el, 486MW th ) EM-70/ h (210MW el, 345MW th ) EM-140/ h (154MW el, 227,7MW th ) Tempo 8760

77 Dimensionamento del cogeneratore La produzione di calore non dovrebbe superare il 30% del fabbisogno termico totale Zone residenziali max 15% Alberghi max 10% Amministrazioni max 10% Scuole università max 10-15% Industria e commercio con richiesta costante di calore 10-20% ca Case di riposo 20% ca Ospedali 25% ca Piscine 30% ca

78 Dimensionamento del cogeneratore Parametri da considerare: Temperatura e altitudine

79 Fattore di correzione potenza Diagramma di correzione Motori aspirati In funzione della temperatura dell aria e umidità Altitudine rispetto il livello del mare

80 Fattore di correzione potenza Diagramma di correzione Motori turbo In funzione della temperatura dell aria e umidità Altitudine rispetto il livello del mare

81 Temi Dimensionamento Progettazione di impianti di cogenerazione Caratteristiche tecniche Vitobloc 200 Service

82 Progettazione impianti di cogenerazione Contenuti Isolamento acustico Locale d installazione Aspirazione aria e ventilazione Approvvigionamento metano Sistema scarico fumi Collegamenti elettrici Collegamento riscaldamento

83 Progettazione impianti di cogenerazione Su basamento Su basamento e insonorizzata Soluzione adottata da Viessmann

84 Progettazione impianti di cogenerazione In container

85 Progettazione impianti di cogenerazione Isolamento acustico Silenziatore scarico aria Isolamento acustico tramite muratura (cemento) Giunto elastico Silenziatore gas di scarico Compensatore Compensatore tubazioni alimentazione Silenziatore adduzione aria Smorzatore vibrazioni

86 Progettazione impianti di cogenerazione Isolamento acustico Compensatore scarico aria in tessuto Antivibranti Compensatore gas di scarico Tubo acqua riscaldamento

87 Progettazione impianti di cogenerazione Locale d installazione Vista in sezione 0,5 1,2 m spazio ai lati e sopra il modulo Non installare macchine a adsorbimento funzionanti ad ammoniaca nello stesso locale Aria di aspirazione pulita nel locale d installazione Vista dall alto Sufficiente ricambio d aria

88 Progettazione impianti di cogenerazione Locale d installazione

89 Progettazione impianti di cogenerazione Locale di installazione Cosa non bisogna fare!

90 Progettazione impianti di cogenerazione Ventilazione Generatore elettrico Motore endotermico

91 Progettazione impianti di cogenerazione Aria di combustione e ventilazione 1. Portata adduzione aria 2. Portata scarico aria 3. Temperatura aria aspirazione C 4. Rumori legati al flusso d aria 2-3 m/s Calcolo A zu = Diametro apertura adduzione aria libero in m 2 V V = Quantità aria (Portata ventilatore) in m 3 /h ( si veda gamma) = Velocità massima flusso aria ca. 2 3 m/s v S

92 Progettazione impianti di cogenerazione Aria di combustione e ventilazione Cosa non bisogna fare! Errori riccorenti. Canali installati direttamente sul modulo Mancanza di silenziatori Errato dimensionamento

93 Progettazione impianti di cogenerazione Ventilazione Collegamento privo di tensioni meccaniche L aria per la combustione e per il raffreddamento vengono aspirati dall esterno del locale d installazione, i valori di potenza nominali si ottengono con temperatura da 10 C a 25 C Non utilizzare aria preriscaldata, contenente polvere e gas alogeni (Cl, Fl), il raffreddamento e l aria comburente devono essere garantiti. La portata di aria fresca deve essere sufficiente, mentre l aria calda deve essere velocemente allontanata I modelli da 6 a 140 kw sono dotati di serie con cuffia afonica e ventilatore. I modelli >140 kw, la cuffia afonica e il ventilatore possono essere richiesti come optional. Il box del ventilatore può essere ruotato per semplificare l allacciamento.

94 Progettazione impianti di cogenerazione Antivibranti Importanza della scelta degli antivibranti

95 Progettazione impianti di cogenerazione Antivibranti Importanza della scelta degli antivibranti

96 Progettazione impianti di cogenerazione Antivibranti Motore e generatore montato su silent block Piedini antivibranti di serie Fino a 140 kw el Da 199 a 530 kw el

97 Progettazione impianti di cogenerazione Locale di installazione Cosa non bisogna fare! Errori ricorrenti: Spazio insufficiente per la manutenzione Pessima ventilazione Temperatura troppo elevata, perchè lo scarico aria è nello stesso locale

98 Progettazione impianti di cogenerazione Alimentazione gas metano Diametro del collegamento Pressione dinamica del gas mbar Contatore gas: vedere raccomandazioni riportate sulla descrizione tecnica Tubazione gas con funzione puffer 5 m prima del cogeneratore allargare il diametro di 2-3 volte

99 Progettazione impianti di cogenerazione Alimentazione gas metano Cosa non bisogna fare! Errori ricorrenti: Montaggio senza tensione Manca il compensatore Errato dimensionamento tubo

100 Progettazione impianti di cogenerazione Gas di scarico

101 Progettazione impianti di cogenerazione Sistema scarico fumi Cosa non bisogna fare! Errori ricorrenti: Montaggio senza tensione Assenza di compensatore scarico fumi Errato dimensionamento tubo gas di scarico Mancanza di disaccoppiamento vibrazioni meccaniche Sifone non riempito Molte tubazioni condensa collegate a un unico sifone

102 Progettazione impianti di cogenerazione Gas di scarico - Emissioni Aspirato * Turbocompresso * * *

103 Progettazione impianti di cogenerazione Gas di scarico 1 Compensatore coassiale 2 Tubazioni scarico fumi 3 Silenziatore secondario gas di scarico (accessorio) 4 Scarico condensa 5 Valvola di sicurezza scarico acqua riscaldamento 6 Collegamento elastico Per il dimensionamento del condotto fumi si deve considerare una contropressione max. di 15 mbar per i gas di scarico La velocità di flusso non deve superare i 10 m/s per evitare rumori dovuti al flusso Il condotto omologato deve essere ermetico e resistente alle pulsazioni fino a 50 mbar ( 5000 Pa ) La perdita non deve essere superiore a 0,006 l/sm² ( corrisponde a H1 ) Materiale acciaio inox spessore minimo 1 mm o plastica con termostato a riarmo manuale distanza max 1 m dall uscita Per ogni cogeneratore deve essere previsto un condotto singolo

104 Progettazione impianti di cogenerazione Installazione: Installare senza tensioni meccaniche Tubazione in pendenza per lo scarico condensa Canna fumaria omologata H1 per funzionamento in umido Rumore: Velocità max. gas di scarico 10 m/s Silenziatore di scarico Corrosione: A causa dell NO x durante la fase di avviamento il valore di ph della condensa scende a 2-3 (acidi forti), tubazioni gas di scarico resistenti alla corrosione In impianti a piu moduli prevedere un singolo scarico per ogni modulo, altrimenti attraverso ritorni di flusso e condensa nei gas di scarico e possibile che si verifichino danni da corrosione nei moduli non in funzione. Al fine di proteggere l impianto dalla corrosione i due silenziatori in acciaio INOX non devono venire collegati tra di loro con tubazioni in acciaio nero! Collegare alla tubazione di scarico tutte le condense separatamente. Se necessario prevedere un impianto di neutralizzazione condense

105 Temi Dimensionamento Progettazione di impianti di cogenerazione Modalità di funzionamento Caratteristiche tecniche Vitobloc 200 Service

106 Progettazione impianti di cogenerazione Il comando dei moduli BHKW viene avviato da un segnale esterno ed eventualmente da un secondo segnale nel campo di carico elettrico da 50% fino a 100% Esercizio in funzione termico guida Esercizio in funzione elettrico guida Funzionamento ad isola ( opzionale )

107 Modalità di funzionamento Termico guida Il criterio di attivazione e disattivazione dipende dal fabbisogno termico dell impianto, il modulo BHKW copre il carico di base in funzione del fabbisogno momentaneo. La caldaia riceve il consenso in funzione di un fabbisogno termico crescente. Il modulo viene regolato in base alla temperatura del ritorno dell acqua di riscaldamento, al livello di temperatura dell accumulo o in alternativa in base ad un segnale esterno.

108 Progettazione impianti di cogenerazione Collegamento al circuito idraulico con caldaie a condensazione

109 Progettazione impianti di cogenerazione Dimensionamento accumulatore ( puffer ) Se non vi sono altri criteri per il dimensionamento dell accumulatore il volume dovrebbe assorbire il calore di almeno un ora di esercizio del cogeneratore a potenza termica massima Vmin = Q BHKW t c Δ T Vmin = Q BHKW Misure di calcolo Vmin = volume minimo del puffer QBHKW = potenza termica del cogeneratore in kw t = tempo di accumulo in h ( t = 1 ora ) c = capacità termica specifica dell acqua ( 1/860 kwh/l K ) ΔT = salto termico del BHKW in K ( ΔT 20 K )

110 Modalità di funzionamento Elettrico guida E necessario verificare che il calore prodotto dal modulo BHKW venga assorbito completamente, vanno previsti dispositivi di raffreddamento del ritorno impianto. La potenza prelevata viene trasformata come segnale di misura 0 20 ma ( 0 - kw ) I valori di potenza e temporizzazione per l avviamento e l arresto sono tarabili, inoltre al superamento di un valore tarabile della temperatura del ritorno è possibile controllare una batteria di raffreddamento

111 Modalità di funzionamento

112 Progettazione impianti di cogenerazione Collegamento elettrico funzionamento in parallelo

113 Modalità di funzionamento Ad isola E necessario verificare che il calore prodotto dal modulo BHKW venga assorbito completamente, vanno previsti dispositivi di raffreddamento del ritorno impianto. Un guasto alla rete viene registrato dai dispositivi di protezione, si apre l interruttore di accoppiamento si sganciano tutti i carichi, successivamente gli utilizzatori differenziati nei livelli di carico ammessi, possono essere inseriti. Ripristinata la rete dopo una breve fase di stabilizzazione il modulo funzionerà sincronizzato senza interruzione.

114 Progettazione impianti di cogenerazione In sostituzione alla rete

115 Temi Dimensionamento Progettazione di impianti di cogenerazione Caratteristiche tecniche Vitobloc 200 Service

116 Schema funzionale Schema idraulico interno Vitobloc 200 EM-6/15 EM-9/20 Grado di rendimento (fino 94 / 95%) con la tecnica a condensazione Gas di scarico Ritorno impianto Scambiatore fumi acqua Generatore elettrico Mandata impianto Scambiatore a piastre Motore endotermico

117 Schema funzionale CIRCUITO SECONDARIO DI RECUPERO TERMICO (UTENZA)

118 Schema funzionale Motore turbo e raffreddamento interno Scambiatore Scambiatore Turbocompressore Aria comburente Doppio stadio di raffreddamento Motore Generatore Scambiatore Raffred. olio

119 Schema funzionale Motore turbo con raffreddamento interno ed esterno Scambiatore Turbocompressore Aria comburente Doppio stadio di raffreddamento Motore Generatore Scambiatore Raffred. olio

120 Caratteristiche tecniche Modello cogeneratore e relative temperature di funzionamento Temperatura di mandata e ritorno Motore Vitobloc Toyota EM-6-15 EM-9/20 EM-20/39 Ritorno ΔT 20 K Mandata Mann aspirato EM-50/81 EM-70/115 EM-140/207 EM-238/363 ΔT 20 K Mann turbo EM-199/263 EM-199/293 EM-363/498 EM-401/549 EM- 530/660 ΔT 20 K

121 Service

122 Service Schede di manutenzione Scheda di manutenzione specifica per ogni modello Intervalli di manutenzione di 1000 h / 1800 h/ 2000 h / 6000 h ecc, ecc secondo il modello Identificazione della rilevanza della manutenzione definita in: Manutenzione A : base Manutenzione B: media Manutenzione C: elevata con ripristino Identificazione della rilevanza del ripristino definito in: Ripristino I1 : base Ripristino I2 : elevato Ripristino I3 : base Ripristino I4 : revisione generale

123 Service Intervallo di manutenzione cogeneratori (in ore) 10 ore = 600 km 100 ore = km Km equivalenti per un auto ore per motori Turbo = km ore per motori aspirati = km ore per i motori Toyota = km Revisione generale (= I4) dei cogeneratori circa Ore = km

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